摘 要：變頻調(diào)速技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)，在起重機(jī)領(lǐng)域也引起了廣泛的關(guān)注和使用，該技術(shù)是起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中運(yùn)用的最新技術(shù)，相較于之前所應(yīng)用的直流調(diào)速，變頻調(diào)速的安全性高，定位更加準(zhǔn)確，更加便于維護(hù)。筆者通過變頻調(diào)速技術(shù)工作原理，變頻調(diào)速起重機(jī)的優(yōu)勢(shì)和不足，分析變頻調(diào)速起重機(jī)起升動(dòng)載特性。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 起重機(jī) 起升動(dòng)載特性

中圖分類號(hào)：TH213.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）04（c）-0028-02

1 變頻調(diào)速技術(shù)的基本概念

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的快速發(fā)展，電氣傳動(dòng)方面將會(huì)迎來一次重大的技術(shù)變革，那就是變頻調(diào)速技術(shù)代替直流調(diào)速技術(shù)，計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制技術(shù)。電機(jī)交流變頻調(diào)速已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中節(jié)能、完善工藝流程以及提高質(zhì)量的普遍性技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)利用其優(yōu)異的特性，廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。在日常生活中，家用電器的身上隨處顯示著變頻調(diào)速技術(shù)的身影，例如：變頻冰箱、空調(diào)等。

變頻調(diào)速技術(shù)是通過改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，它有兩種控制方式分別是在基頻上下調(diào)速。該技術(shù)的基本原理可以用這樣一個(gè)公式表示：n=60f（1-s）/p，其中，n表示轉(zhuǎn)速，s代表電機(jī)轉(zhuǎn)差率，p則是電機(jī)磁極對(duì)數(shù)[1]。其實(shí)是通過改變工作電源的輸入頻率來實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速。

2 變頻調(diào)速起重機(jī)的特點(diǎn)

隨著變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)企業(yè)的廣泛運(yùn)用，在起重機(jī)方面，主要是通過起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，變幅，回轉(zhuǎn)等來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。與傳統(tǒng)的起重機(jī)相比較，新型的變頻調(diào)速起重機(jī)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[3]。

第一，具有較高的安全性和性價(jià)比。變頻調(diào)速起重機(jī)使用的變頻調(diào)速技術(shù)和一些其他的新型技術(shù)，使得起重機(jī)的電控系統(tǒng)有了很大的提高。同時(shí)，變頻調(diào)速系統(tǒng)使得過渡變得比較平穩(wěn)，從而增加了起重機(jī)操作的安全性。第二，調(diào)速的范圍廣，性能好。變頻調(diào)速起重機(jī)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，由于在變頻器內(nèi)部使用了模塊化設(shè)計(jì)，集成度高，可靠性好。變頻調(diào)速起重機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制，具有比較強(qiáng)的控制能力和適應(yīng)能力，司機(jī)可以依據(jù)不同的作業(yè)需求，隨時(shí)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行各檔的速度調(diào)整。第三，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較容易維護(hù)和修復(fù)。變頻調(diào)速起重機(jī)控制系統(tǒng)使用獨(dú)立的控制柜，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。特別是在起升系統(tǒng)中使用的裝置可以完成之前需要兩套裝置才能完成的操作，這樣做不僅降低了小車的自重，改善了受力結(jié)構(gòu)，而且增加了小車的空間，有利用日常的維護(hù)。同時(shí)該系統(tǒng)也具備自我診斷功能，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障，使得維修起來更加的方便。第四，能夠有效提高工作效率，降低零件磨損。變頻調(diào)速起重機(jī)能夠根據(jù)載重量的大小區(qū)自動(dòng)調(diào)整不同檔次的工作速度，減少了手動(dòng)切換的時(shí)間，降低了司機(jī)的工作強(qiáng)度，同時(shí)也提高了起重機(jī)的工作效率。而且由于變頻器使用的是軟制動(dòng)和軟啟動(dòng)從而降低了零件的磨損。第五，具有良好的節(jié)能效果，變頻調(diào)速起重機(jī)具有自動(dòng)節(jié)能操作模式，同時(shí)能有效的提高工作效率，因此具有較好的節(jié)能效果。第六，優(yōu)化和提高了起重機(jī)的工作性能，使得起重機(jī)整體的壽命和機(jī)構(gòu)的定位精確度有了一個(gè)較大的提高，改善了勞動(dòng)強(qiáng)度和司機(jī)與起重機(jī)的關(guān)系。

3 變頻調(diào)速起重機(jī)起升動(dòng)載特性

起重機(jī)按照其性能和構(gòu)造的不同可分為以下幾種：分別是輕小型、橋式和臂架式。在日常生活中所見到的千斤頂就是輕小型的起重設(shè)備，梁式起重機(jī)是橋架類起重機(jī)的一種，塔式和履帶式起重機(jī)是臂架類起重機(jī)。人們又把起重機(jī)稱之為吊車，它所從事的工作是在一定范圍內(nèi)把用人力無法搬運(yùn)的物品進(jìn)行水平搬運(yùn)和垂直提升。起重機(jī)的零件主要包括起升、運(yùn)行、變幅、回轉(zhuǎn)和金屬等機(jī)構(gòu)，其中，起到基礎(chǔ)作用的是起升機(jī)構(gòu)。起重機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中通過不同的環(huán)節(jié)，使得起升機(jī)構(gòu)鎖著工作的變化而隨之發(fā)生變化，由此產(chǎn)生了起升動(dòng)載荷系數(shù)，該系數(shù)是起重機(jī)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要參數(shù)，涉及到起重機(jī)的使用壽命，一般用φ2表示。

3.1 起重機(jī)起升動(dòng)載荷系數(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)在起重機(jī)上的使用，減緩了起重機(jī)載荷的離地速度，做到了0速起升，同時(shí)在離地的瞬間產(chǎn)生了附加加速度，這樣減少了離地瞬間對(duì)起重機(jī)的動(dòng)態(tài)沖擊力和加速度引起的附加動(dòng)應(yīng)力載荷。用公式可將附加動(dòng)應(yīng)力載荷表示為：φ2=φ2最小值+β2Vh，β2是指起重機(jī)的工作等級(jí)系數(shù)，依據(jù)有關(guān)規(guī)定，可以將起重機(jī)工作等級(jí)系數(shù)劃分為四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)都有相對(duì)應(yīng)的β2和φ2，Vh則表示起重機(jī)載荷瞬間的離地速度。

3.2 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)

變頻調(diào)速起重機(jī)對(duì)起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)的影響，可以從疲勞強(qiáng)度和靜強(qiáng)度來分析。其中，疲勞強(qiáng)度可以用公式表述為TⅠmax=φ6FQR/mi[2]。公式中TⅠmax指的是起升機(jī)構(gòu)中零件的疲勞計(jì)算基本載荷；FQ指額定的起升載荷，R代表著卷筒的卷繞半徑；m是指滑輪組的倍率；i指零件所在軸和卷筒軸之間的傳動(dòng)比；φ6指動(dòng)載系數(shù)。靜強(qiáng)度計(jì)算公式TⅡmax=φ2FQR/mi，其中TⅡmax指起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)的最大載荷，φ2是起升動(dòng)載荷系數(shù)，其他的所表示的意思與疲勞強(qiáng)度計(jì)算中所指的意思相同。

從上述兩個(gè)公式中可以看出起升動(dòng)載荷系數(shù)對(duì)其升機(jī)構(gòu)的影響，變頻調(diào)速可以有效地降低起升動(dòng)載荷系數(shù)。

3.3 起重機(jī)起升動(dòng)載特性研究

通過變頻調(diào)速起重機(jī)的使用與之前的傳統(tǒng)起重機(jī)進(jìn)行比較可以分析出：變頻調(diào)速起重機(jī)的起升速度較快，起升過程更為的穩(wěn)定，加速所用的時(shí)間比較長(zhǎng)。由于起重機(jī)所進(jìn)行的工作是一種間歇性的工作，并且在整個(gè)的工作過程中是起升，轉(zhuǎn)移，卸載的重復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)工作過程中可以得出起升機(jī)構(gòu)是一個(gè)起重機(jī)的最重要的構(gòu)成部分。而在這個(gè)工作過程中，起升機(jī)構(gòu)隨著工作循環(huán)中環(huán)節(jié)的變化而隨之發(fā)生變化，這樣就產(chǎn)生了起升動(dòng)載。在前面已經(jīng)提出來如何去計(jì)算起升動(dòng)載荷系數(shù)，它是根據(jù)實(shí)際情況的不同而隨之發(fā)生改變的，針對(duì)不同的起重機(jī)類型也要依據(jù)類型去進(jìn)行具體計(jì)算。

4 結(jié)語

變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際生活中的運(yùn)用愈加廣泛，由于起重機(jī)工作的特殊性，使得變頻調(diào)速技術(shù)在起重機(jī)的應(yīng)用中也具有特殊意義。變頻調(diào)速起重機(jī)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如高性價(jià)比、高安全性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)和保養(yǎng)方便、節(jié)能、減少零部件磨損、操作簡(jiǎn)單、節(jié)省工作時(shí)間、提高工作效率、改善人機(jī)關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)也具有一定的弊端，例如：影響電源設(shè)備的使用壽命，變頻調(diào)速會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱，對(duì)電機(jī)產(chǎn)生不良影響，以及其他一些會(huì)對(duì)起重機(jī)的一些設(shè)備原件造成損害的弊端。從總的方面來說，變頻調(diào)速起重機(jī)是利大于弊，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是在技術(shù)方面，與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)相差較遠(yuǎn)，一些關(guān)鍵的零部件都需要進(jìn)口，成本比較高昂。這是其在國(guó)內(nèi)沒有得到普遍運(yùn)用的重要原因。

變頻調(diào)速起重機(jī)能夠有效地提高工作效率，具有節(jié)能和節(jié)省成本等作用，而且變頻調(diào)速起重機(jī)在現(xiàn)在的市場(chǎng)中占據(jù)了越來越多的份額，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此應(yīng)該重視變頻調(diào)速技術(shù)在起重機(jī)方面的運(yùn)用，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合國(guó)外相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，加快對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在起重機(jī)方面應(yīng)用的研究與開發(fā)，盡可能降低其所帶來的對(duì)起重機(jī)的不利影響，充分發(fā)揮變頻調(diào)速起重機(jī)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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